基于归一化植被指数的流域植被覆盖分形维数研究-ingentaconnect.pdf

第30 卷 第15 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.15 2014 年 8 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2014 239 基于归一化植被指数的流域植被覆盖分形维数研究 1,2 1,3※ 1 1 李斌斌 ，李占斌 ，宇 涛 ，李 鹏 （1. 西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安710048 ； 2. 北京水保生态工程咨询有限公司，北京 100055； 3. 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，杨凌 712100 ） 摘 要：量化和表征植被覆盖空间分布的复杂性是研究植被与地表物质迁移关系的重要问题。为研究植被覆盖分 形维数的表征特点及其在不同尺度上的变化特征，该文基于地理信息系统平台，利用分形布朗运动理论，结合像 元归一化植被指数（normalized difference vegetation index ，NDVI ）的空间分布，提出并计算了植被覆盖分形布朗 运动（fractional brownian motion，FBM ）分形维数。结果显示，流域植被覆盖的空间分布具有统计自相似性，可 用分形维数表征，其值在2.5～3 之间，越接近2.5 ，表示植被覆盖空间分布越复杂。植被覆盖FBM 分形维数与流 域内均值化 NDVI 值和 NDVI 值的变异系数无直接关系，与单位面积不同 NDVI 值的像元数呈极显著负相关 (R=0.66 ，P0.01) 。植被覆盖FBM 分形维数具有尺度效应，随流域面积增大而增大，到一定尺度后趋于平稳。流 域植被覆盖 FBM 分形维数能够克服NDVI 像元点奇异值等对植被空间分布量化表征计算的干扰，相对传统表征 植被覆盖的指数，其在水文、土壤侵蚀等模型中具有更广泛的应用意义。 关键词：植被；分形维数；地理信息系统；流域；归一化植被指数；植被覆盖；分形布朗运动 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.15.031 中图分类号：TP79 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-15-0239-09 李斌斌，李占斌，宇 涛，等. 基于归一化植被指数的流域植被覆盖分形维数研究[J]. 农业工程学报，2014， 30(15)：239－247. Li Binbin, Li Zhanbin, Yu Tao, et al. Research on fractal dimension of vegetation cover based on normalized difference vegetation index in watershed scale[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(15): 239 －247. (in Chinese with English abstract) [8-9] 一化植被指数等）都有大量的研究 ，尤其是归一 0 引 言 化植被指数（normalized difference vegetation index ， 植被作为陆地生态系统的重要组成部分，是影 NDVI ），是植被生长状态和空间分布的指示因子， 响水文、土壤侵蚀、养分流失等地表物质迁移过程